JPS6037525B2 - 磁気記録媒体の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は非磁性基材上に磁気記録層としてクラス夕一イ
オンビーム蒸着法により強磁性体薄膜が形成された磁気
記録媒体の製造方法に関するものである。

従来、磁気記録媒体としては、酸化鉄、酸化クロム等の
針状磁性粉あるいは強磁性金属の超微粉末を樹脂バイン
ダー中に分散し、これを非磁性基村上に塗布した磁気記
録媒体が広く用いられてきた。

しかしながら、近年、情報の高密度記録化という要請は
該磁気記録媒体に対しても強く、種々改良がなされてき
たが、上記従来の塗布型の磁気記録媒体では、用いてい
る強磁性粉末の粒子の大きさが、記録要素の最小単位と
して限界を有しており、これ以上に記録密度を高めるこ
とが、原理的に不可能であるため、この高密度記録化と
いう要請に答え難かった。

このため最近、記録密度の飛躍的増大を目的として、樹
脂バインダーを使用しない、磁性層が１００％強磁性体
からなる薄膜（蒸着）型の磁気記録媒体が、湿式メッキ
法、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティ
ング法等の薄膜形成法を用いて精力的に研究開発され、
一部は実用に供されている。

しかしながら、上記各薄膜形成法によって得られる磁気
記録媒体はそれぞれに欠点があり、実用上種々の問題点
を有していた。

例えば、湿式メッキ法及び真空蒸着法によって磁性層を
形成する薄膜型の磁気記録媒体は良好な磁気特性を有し
ているものの、磁性層と基材との密着強度が弱く、特に
磁気テープで通常用いられているようなポリエチレンテ
レフタレートの基材上に形成された厚みが１０００オン
グストローム程度の薄膜磁性層は極端にその密着強度が
弱いものとなる。

このため、手指で該表面をこすることで容易に該磁性層
が脱落、損傷するなど、実用に供し難いものであった。
これを改善するためポリエチレンテレフタレート基材の
表面を化学的に変性したり、微細な粗面化を行なったり
、又は接着強度を向上させるような下塗りを行なうなど
の努力が払われているが、未だ充分でなく、記録・再生
時に於いて磁気ヘッドとの接触走行による機械的摩擦に
よって、磁性層が剥離したり、脱落、損傷等を生じ易い
という欠点があった。又真空蒸着法によって形成される
磁性層は、比較的ポーラスであり、パッキング密度が小
さく、バルクの密度に比して約０．７程度の密度のもの
であるため、摩擦による摩耗、摩滅等を生じ易かった。

スパッタリング蒸着法、イオンプレーティング蒸着法に
よって形成される薄膜型の磁気記録媒体は、磁性層と基
材との密着強度は改善されるものの、１０‐３トール以
上の低真空中での、直流グロー放電、又は高周波プラズ
マを利用して薄膜形成を行なう方法であるため、残留ガ
スの取り込み、不純物の混入などによって、強磁性体薄
膜層の結晶性に悪影響を及ぼし、角形比が小さくなるな
ど、磁気特性上に欠点があった。

又放電状態の不均一性に起因する膜品質及び磁気特性上
のバラッキ、不均一性などの難点を有し高性能高密度記
録用の磁気記録媒体としては、磁気特性上いまだ解決し
なければならない問題点を多く残していた。上記従来の
薄膜形成法によって得られる薄膜型の磁気記録媒体の欠
点を抜本的に解決するものとして、本発明者らは、先に
クラス夕一イオンビーム蒸着法によって形成された磁性
層を有する磁気記録媒体（特願昭一５４一２０９５７号
）を提案した。該磁気記録媒体は、クラス夕−イオンビ
ーム蒸着法によって磁性層が形成されるため、磁性層の
基材に対する密着強度が強く、又クラスターィオンビー
ムの諸効果により、パッキング密度の大きな繊密な膜形
成ができるので該磁性層は耐摩耗性、耐剥離性にすぐれ
、かつ、結晶性が良好であるため磁気特性がすぐれたも
のとなり、充分に実用に供し得るものであった。しかし
ながら、情報記録媒体の必須要件として、長期繰り返し
使用に耐えるという機械的強度を具備していることが重
要であり、本発明者らは、更に磁性層の機械的強度の優
れた磁気記録媒体を得んと、鋭意研究を重ねた結果、ク
ラスターィオンビーム法によって形成される薄膜磁性層
と基材との界面に該薄膜磁性層を構成する金属材料の酸
化物が介在することにより相互の密着強度が更に増大し
、該磁性層の耐剥離性が向上することを見出して、本発
明に到ったものである。

従って本発明の目的とするところは、高密度記録に適す
る磁気特性を有し、特に磁気ヘッドへの接触走行による
磁性層の剥離、摩滅、損傷が改善された繰返し使用に耐
える磁気記録媒体の製造方法を提供することにある。

本発明の要旨は、非磁性材料からなる基材上にクラス夕
一イオンビーム蒸着法により強磁性体の薄膜を形成する
磁気記録媒体の製造方法において、該薄膜形成の初期過
程に酸素ガスを導入してクラス夕一イオンビーム蒸着を
行ない、その後酸素ガスの供給を停止してクラス夕一イ
オンビーム蒸着を行なうことを特徴とする磁気記録媒体
の製造方法に存する。

次に本発明につき更に詳細に説明する。

本発明に於いて使用される非磁性材料からなる基材とは
、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニル、酢酸セルロース
、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタ
レート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネ
ート、ポリイミド、ポリエーテルサルフオン、ポリパラ
パン酸等の高分子材料、アルミニウム、銅、銅−亜鉛合
金等の非磁性金属材料、暁給体、磁器、陶器、ガラスな
どのセラミック材料などが用いられる。

本発明に於いて、上記非磁性材料からなる基材の形状は
、磁気記録媒体の使用方法によって適宜定められればよ
く、例えば、テープ、フィルム、ディスク、ドラム等の
形状で使用される。

本発明に於いては、上記基材上に磁性層としてクラスタ
ーィオンビ−ム蒸着法により強磁性体の薄膜が形成され
る。本発明に係るクラス夕一イオンビーム蒸着法とは、
１０‐４トールから１０‐８トールの高真空に排気され
た真空槽内に於いて、強磁性体薄膜を形成し得る材料が
供給された噴出孔を有する密閉型ルツボを加熱し、ルッ
ボ内蒸気圧を１０‐２トール以上として前記噴出孔から
該蒸気を噴出せしめることによって、５０川固〜２００
の固の該材料の原子から構成されるクラスターを形成し
、更に該クラスターを電子衝撃により電離してクラスタ
ーィオンとし、該クラスターィオンを電界効果により集
中、加速して、数ｅＶ〜数千ｅＶの高エネルギーが付与
されたクラスターィオンビームとなし、該クラスターィ
オンビームを前記基材表面上に射突せしめることによっ
て薄膜を形成するものである。

クラス夕−イオンビーム蒸着法は、基材表面に射突され
る主として強磁性金属原子からなるクラスターィオンが
射突時のエネルギーで個々の原子状粒子に分解して該表
面上を移動するマィグレーション効果、又該表面に射突
したときのエネルギーの一部が熱エネルギーに変換され
て局部的に温度を上昇させるいわゆる蒸着膜表面の自己
加熱効果、及びイオンの存在による化学的活性効果など
によって、薄膜が形成されるため、結晶性の良好な磁性
薄膜が得られるとともに、上記の効果により特に基村加
熱という操作を必要としないということで、ポリエチレ
ンテレフタレートの如き低軟化温度の高分子材料を基材
として用いる磁気記録媒体に好適に適用ができるのであ
る。本発明に於いて強磁性薄膜層を形成するために、密
閉型ルッボ内に供給されるクラスターィオン源の材料と
しては、コバルト、コバルトを含有する合金、及びコバ
ルトと他の元素との混合物よりなる群から選ばれた１種
若しくは２種以上の材料から構成されるのが好ましい。

上記コバルトを含有する合金としては、コバルトと、例
えば、リン、クロム、銅、鉄、ニッケル、マンガン、金
、イットリウム、チタン、ビスマス、ランタン等との合
金の他、ニッケルーコバルトーリン合金、コバルト−鉄
−ニッケル合金、コバルトービスマスーリン合金などの
三元合金などがあげられる。

又上言己コバルトと他の元素との混合物としては、該他
の元素が例えばリン、クロム、銅、鉄、ニッケル、マン
ガン、金、チタン、イットリウム、ビスマス、ランタン
等のものを言い該元素の１種若しくは２種以上が選択使
用される。本発明に於いては、前記基材上にクラス夕−
イオンビーム蒸着法によって強磁性体の薄膜を形成する
際に、その初期過程で酸素ガスを導入してクラスターィ
オンビーム黍着を行ない、その後酸素ガスの供給を停止
し高真空下でクラス夕一イオンビーム蒸着を行なうので
ある。

そうすると基材と強磁性体の薄膜層との界面に該強磁性
体金属の酸化物層が生成し、この酸化物層により基村と
強磁性体薄膜層との密着強度が増大するのである。該酸
化物層は厚みが１０岬。以下で十分効果があり、又ずし
も連続膜化していなくともその効果を発現し得る。従っ
て酸素ガスの導入はクラス夕一イオンビーム蒸着開始か
ら短時間の間でよい。次に本発明の詳細を図面を参照し
て説明する。第１図は、本発明に於ける磁気記録媒体を
製造するために用いられるクラス夕‐イオンビーム蒸着
装層の一例を示す説明図である。真空槽１はベルジャー
１１及びペーストプレート１２より構成され、排気口１
３を通して排気系に接続されている。

真空槽１内には、クラスター発生装置２１、イオン化装
置２２、及びイオン加速電極２３よりなるクラスターィ
オン源ユニット２と酸素ガス導入管３と基材ホルダー４
とが設置されている。

クラスター発生装置２１は、噴出孔２１２を有する密閉
型のルッボ２１１と冷却機構２１４を有する電極２１３
とから構成されている。イオン化装置２２は熱電子放出
用のフィラメント２２１と放出された電子を電界加速す
る網状電極２２２と冷却機構２２４を有する電界制御の
ためのガ−ド２２３とから構成されている。

酸素ガス導入管３の先端はクラスター発生装置２１の密
閉型ルッボ２１ １とイオン化装置２２との間に設置さ
れており、導入管３の途中真空槽１外に流量を調節する
ためのＩＪークバルブ３１が連結されている。本発明に
於ける磁気記録媒体を製造するには、先づ基材ホルダー
４に基材５を設置し、密閉型ルッボ２１１内に、コバル
ト、コバルトを含有する合金、及びコバルトと他の元素
との混合物よりなる群から選ばれた１種若しくは、２種
以上の蒸発源材料６を供給する。

次に、排気ロー３から排気系によって真空槽１内を１０
‐４トール以下の高真空に排気する。

そして電極２１３に通電し密閉型ルッボ２１１を加熱し
、ルッボ２１１内の蒸発源材料６の蒸気圧が１０‐２ト
ールから数トールとなるように設定すると共に酸素導入
管３から酸素を導入する。尚、酸素は高純度のものが好
ましく、酸素供給量は真空槽１内の酸素分圧が８×１０
‐４トールから５×１０‐５トールの範囲に保たれるよ
うにリークバルブ３１によって調節するのが好ましい。
これは、真空槽１内の酸素導入量が８×１０‐４トール
以上であると、加速されたクラスターイオン及び酸素イ
オンの平均自由行程が小さくなる結果、形成される薄膜
の基村に対する密着強度が逆に小さくなったり、又、放
電が生じ易く、磁気特性の均一性がそこなわれるなどの
恐れがあるのである。

又、５×１０‐５トール以下であると、本発明に於ける
趣旨である基材と、磁性層との界面に酸化物層を設け難
くなり、密着強度の向上に対する有効性がそこなわれる
。上述の如く密閉型ルッボ２１１が加熱されると、噴出
孔２１２から真空槽１内に蒸発源金属材料６の蒸気が噴
出される。

該噴出された金属蒸気は、断熱膨張により過冷却状態と
なり、ファンデルワールス力により結合して塊状粒子集
団、所謂クラスターを形成する。イオン化装置２２に於
いては、フィラメント２２１が通電加熱されて電子が放
出され、該電子が１００〜１０００Ｖの正の直流電圧を
印加された網状露極２２２により加速されクラス夕−及
び酸素分子と衝突して正の荷電状態にあるクラスターィ
オン及び酸素イオンを生成する。

生成されたクラスターィオン及び酸素イオンは加速電極
２３と基板ホルダー４間に１００Ｖ〜１皿Ｖの負の直流
電圧を印加することによって電界加速され、基材５上に
射突する。そうすると、該射突したクラス夕−イオン及
び酸素イオンが、イオン化されていないクラスター及び
雰囲気中に存在する酸素分子とともに膜形成の過程で相
互に反応し、金属酸化物の薄膜層が基材５上に蒸着形成
される。蒸着形成される金属酸化物薄膜層は、電界加速
せしめられた高速のクラスターィオン及び酸素イオンが
基材へ射突する過程において、基材表面へのスパッタ作
用、エッチング作用、酸化作用等によって基材と強固に
密着され、またイオン化による化学的活性化、イオンビ
ームの有する運動ェネルギーが基材射突時に熱エネルギ
ーに変換されて生ずる自己加熱効果、クラスタービーム
特有の表面マイグレーション効果等が有効に作用し、基
材との密着強度が極めて大きなものとなるのである。

該金属酸化物薄膜層の厚みが数１０オングストロームか
ら２００オングストローム程度に成長した段階で酸素の
導入供給を停止し、以後５×１０‐５トール以下の高真
空下でクラス夕一イオンビーム蒸着を行ない、強磁性体
薄膜層を形成する。

かくして得られた磁気記録媒体は、基村と、強磁性体薄
膜層の密着強度が大きく、又強磁性体薄膜層がクラスタ
−イオンビーム蒸着法で形成されることで磁性層自体が
高密度にパッキングされる結果、該磁性層の耐剥離性、
耐摩耗性がすぐれ、磁気特性の良好な、高密度記録用の
磁気記録媒体となるのである。

本発明磁気記録媒体の製造方法は、非磁性体材料からな
る基材上に強磁性体薄膜形成の初期過程に於いて酸素ガ
スを導入してクラス夕−イオンビーム蒸着を行ないその
後酸素ガスの供給を停止してクラスターィオンビーム黍
着を行なっているから、基村と強磁性体薄膜層との界面
に該強磁性体の酸化物層が生成され、この酸化物層によ
り基材と強磁性体薄膜層との密着強度が大きくなり且つ
該強磁性体薄膜層はクラスターィオンピーム黍着により
形成されるためパッキング密度が大きく繊密で表面平滑
度の高いものとなり、剥離、摩滅、損傷等が改善された
繰返し使用に耐える磁気記録媒体が得られるのである。

以下本発明を実施例によって説明する。実施例 １ 第１図で示したクラスターィオンピーム黍着装層を使用
し、密閉型ルッボ２１１にコバルト金属魂（純度９９．
９９％）１０夕を供給し、基村ホルダー４に基材５とし
て厚み１６Ａのポリエチレンテレフタレートフィルムを
設置し、第１表Ａに示す条件で５分間クラスターィオン
ビーム黍着を行ない金属酸化物層を形成した後、酸素ガ
スの導入を停止し、第１表Ｂに示す条件で強磁性体金属
層を形成した。

第 １ 表 得られた磁気記録媒体の磁性層の厚みは、反射干渉型膜
厚測定器により測定したところ約１２００オングストロ
ームであった。

該磁気記録媒体につき、ポリエチレンテレフタレート基
材と磁性層の密着強度をセロハンテープによる剥離試験
法により調べたところ、磁性層の剥離は全く生じなかっ
た。更に市販のオープンリール型テープレコーダーを用
いて、走行速度９．５肌／ｓｅｃ、再生状態の使用条件
下で、エンドレステープ状にした該磁気記録媒体の磁性
層摩耗試験を行なったところ、１００回のヘッド通過繰
返し再生に於いても、剥離、脱落などは認められず、又
肉眼で明瞭な摩耗跡は認められなかった。

尚、得られた磁気記録媒体の磁気特性を直流磁化測定装
置にて測定したところ、残留磁束密度６４００ガウス、
抗磁力２００ェルステッド、角形比０．７５であった。

図面の簡単な説明第１図は本発明方法に用いるクラス夕
一イオンビーム蒸着装層の一例を示す説明図である。

１・・・・・・真空槽、２・・・・・・クラスターィオ
ン源ユニット、３・・・・・・酸素ガス導入管、４・・
・・・・基材ホルダー、５・…・・基材、６・・・・・
・蒸発源材料。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 非磁性材料からなる基材上にクラスターイオンビー
   ム蒸着法により強磁性体の薄膜を形成する磁気記録媒体
   の製造方法に於いて、該薄膜形成の初期過程に酸素ガス
   を導入してクラスターイオンビーム蒸着を行ない、その
   後酸素ガスの供給を停止してクラスターイオンビーム蒸
   着を行なうことを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。 ２ 薄膜形成の初期過程に８×１０＾−＾４トール〜５
   ×１０＾−＾５トールの酸素ガス分圧の条件下でクラス
   ターイオンビーム蒸着を行なう特許請求の範囲第１項記
   載の磁気記録媒体の製造方法。３ 強磁性体の薄膜がコ
   バルトを含むものである特許請求の範囲第１項又は第２
   項記載の磁気記録媒体の製造方法。